桁架式天线结构动态性能的有限元分析

以有限元理论为基础,运用有限元分析软件对车载桁架式天线系统进行结构动态分析及稳定性分析。模态分析的结果表明天线系统的低阶固有频率较低,不当的使用会导致结构的共振。稳定性分析表明天线结构的失稳属于局部屈曲行为,进一步的非线性屈曲分析表明,屈曲的临界载荷在正常工作载荷外,不影响系统工作。     

基于Ansys的某型舰炮托架拓扑优化设计

为了减轻旋回架的重量和降低生产成本,实现轻量化设计的目的。通过均匀化方法理论,建立了以微结构单胞密度为设计变量,柔顺度最小为目标函数,体积函数为约束函数的拓扑优化数学模型,并通过Ansys有限元软件,对某型舰炮托架进行了拓扑优化研究。根据优化结果对托架进行了结构改进和有限元分析,分析结果表明,在满足结构刚、强度的条件下,托架质量减轻了16%,较好地达到了设计目标,实现了托架结构轻量化设计的目的。这对于舰炮结构改进设计具有工程应用价值,对其他一般机械结构问题也提供了一种设计思路。     

基于PSO-BP神经网络的油船中部结构优化

以舱段质量为目标函数,以相关规范要求的板厚及应力为约束条件,通过灵敏度分析确定设计变量,对油船中部结构优化。构建基于粒子群优化的BP神经网络模型,并代替有限元分析确定应力与设计变量之间关系,从而对舱段进行结构优化。优化后舱段质量降低了4.2%,优化后的有限元分析结果表明满足规范要求,PSOBP神经网络模型在船舶结构优化设计中具有可行性。     

岸边集装箱起重机安全销拉桩优化设计

根据大型岸边集装箱起重机对安全销拉桩的性能要求,设计了新型拉桩结构,并基于有限元仿真分析结果,对局部结构进行了改进。为得到更加轻量化的结果,将响应面法引入到结构板厚优化中,根据全因子试验设计的样本点及其响应,构建了性能约束函数的二次多项式响应面模型,通过优化算法求解得到最终的设计板厚,在确保安全销拉桩性能的同时可减轻自重。     

基于形貌优化的某船用油柜结构优化设计

由于油柜结构设计不合理,经常会出现结构疲劳断裂、剪切破坏现象,给船舶航行带来了巨大的安全挑战。为改善油柜结构抗疲劳能力,本文基于HYPERMESH软件建立油柜结构的有限元模型,并对该结构进行模态分析,为形貌优化选择合适的目标函数。形貌优化以节点位移作为设计变量,以结构前两阶固有频率作为目标函数,使之最大化,来提高结构刚度。优化结果表明:油柜第1阶固有频率值提高102%;第2阶固有频率提高99%。优化得出的压延筋形状类似于"O"型,适合于冲压工艺进行加工,可以有效提高油柜结构刚度,降低疲劳破坏几率。     

某型舰船危险部位结构可靠性分析

在响应面随机有限元法和结构可靠性理论的基础上,利用有限元软件Ansys建立某型舰船开口结构的梁板模型,采用改进的一次二阶矩法与分枝限界法、概率网络评估技术分析了开口结构在组合载荷作用下的可靠性。以结构的最危险点应力为输出变量,通过敏度分析忽略最大应力不敏感的变量拟和响应面方程。利用随机有限元和CAE软件结合开展结构系统的可靠性研究,避免了大型结构寻找失效模式的困难,使可靠性分析的效率得到极大提高。     

某型舰船危险部位结构可靠性分析

在响应面随机有限元法和结构可靠性理论的基础上,利用有限元软件 Ansys建立某型舰船开口结构的梁板模型,采用改进的一次二阶矩法与分枝限界法、概率网络评估技术分析了开口结构在组合载荷作用下的可靠性。以结构的最危险点应力为输出变量,通过敏度分析忽略最大应力不敏感的变量拟和响应面方程。利用随机有限元和 CAE软件结合开展结构系统的可靠性研究,避免了大型结构寻找失效模式的困难,使可靠性分析的效率得到极大提高。     

大型门座起重机大柔度臂架结构分析

以MQ7080型单臂架门座起重机为例,对大柔度臂架结构进行受力分析及结构计算,运用有限元软件进行几何非线性分析,校验结构分析的正确性;推导出变截面格构式构件侧向位移计算公式,对比分析得出大柔度臂架在臂中设置变幅滑轮的必要性;采用2种臂中约束边界条件设定方式,比较得出该种结构的约束处理方式。     

舱内液体附加质量对船体振动影响的模型实验研究

基于船体结构模型实验研究了舱内液体附加质量对船体总体振动低阶固有频率的影响.实验以钢质船模为研究对象,采用306DF结构模态分析系统进行实验研究,得到了几种不同装载量下的总体振动低阶固有频率.根据奇点分布法编程计算得到不同舱内水位高度下的附加质量,在进行结构有限元计算的时候考虑了附加质量的影响.将模态实验值与结构有限元计算结果进行了分析比较.     

基于形貌优化的船用球鼻高刚度设计

为提高某船用球鼻结构刚度,提高船舶在特殊航行环境的航行安全性,建立球鼻结构有限元模型。通过对球鼻结构进行模态分析,为形貌优化选择合适的目标函数。以节点位移为设计变量,第一阶固有频率为目标函数,对球鼻包板以及筋板结构分别进行形貌优化。结果表明:筋板结构在形貌优化后,结构第一阶固有频率由6 Hz提高到25 Hz,提高4.2倍,屈服极限提高2.3倍,起到了较好的形貌优化效果,对球鼻结构刚度改善提供设计参考。     

不同工况对克令吊舱口角隅应力的影响

利用MSC Patran和MSC Nastran软件对3 750 TEU集装箱船舱口角隅进行结构强度有限元细化分析,主要研究了克令吊在5种危险工况作用下,舱口角隅的应力集中问题,为舱口角隅疲劳分析提供了计算依据。     

基于动力刚度法与离散方案库的船舶板架结构动力优化设计

文章提出了一种基于动力刚度法和离散方案库的船舶板架结构动力优化设计方法。首先把船舶板架结构分解成由多个离散梁组成的组合结构,使用动力刚度法来分析计算带有机械隔振装置的船舶板架结构的固有频率和动力响应;应用等效静力算法计算结构在动载荷下的应力分布。与传统有限元方法相比较,文中分析方法具有计算精度好、运算速度快的优点。针对船舶板架结构的特点,结构动力优化设计选取纵桁和横向构件剖面惯性矩作为设计变量以减少设计变量的个数,并建立满足构件剖面尺寸搭配关系要求的构件尺寸方案库,在方案库中选择惯性矩大于设计变量取值且剖面面积最小的构件,直接得到结构参数离散值。最后通过船舶板架结构的动力优化实例验证了文中方法的有效性。     

集装箱船舱口角隅应力集中系数的有限元分析的精度

集装箱船舱口角隅的应力集中是船舶结构强度的一个重要问题。随着有限元技术的发展，目前舱口角隅的应力集中系数大都可以通过有限元计算直接获得。由于有限元分析过程中存在着大量不确定性，通过控制其有限元分析各个步骤的质量来保证有限元分析的精度，已经成为一个重要的研究方向。本文利用现有有限元分析软件（ABAQUS），通过对不同模型简化方法的讨论，给出了正确计算舱口角隅结构应力集中系数的模型简化方法，并在此基础上讨论了网格尺度对应力集中系数的影响。     

环境激励下自升式海洋平台损伤诊断

为探究适用于海洋平台结构的有效损伤诊断方法,针对某自升式平台的比例模型开展环境激励下损伤诊断试验研究。分别采用频域法中的增强频域分解法和时域法中的随机子空间法处理测试数据,提取前三阶的固有频率、振型和阻尼比等模态参数,并结合频率和振型识别结果计算节点柔度矩阵。通过分析平台模型模态参数和节点柔度矩阵的变化率,识别预先设置的结构损伤。试验结果表明,两种模态识别方法均能有效识别环境激励下的平台模型模态参数,其中利用固有频率变化率能够有效判断结构是否产生损伤,利用振型和柔度矩阵的变化率能够实现损伤的准确定位。     

某行星齿轮减速器箱体改进研究

针对某行星传动齿轮减速器振动大的问题,通过振动测试,得到减速器的固有频率和振动速度频谱图,发现造成减速器振动偏大的原因,进而运用有限元分析软件寻求有效的改进方案.根据测试结果,对有限元计算模型进行反复修正,最终掌握了合理的有限元建模分析方法.通过对减速器箱体进行结构改进,采用验证过的有限元分析方法进行减速器固有频率计算,最终确定了对箱体进行结构改进的有效方案.     

某船用风力发电机叶片降噪设计

为降低风力发电机叶片噪声,探索从形貌优化到降低风叶噪声的解决方案。根据薄壁结构高刚度形貌优化以提高某阶模态频率为优化目标的特点,通过对风叶结构模态分析,为形貌优化确定合适的目标模态。以风叶几何形状作为设计变量,体积作为约束函数,第一阶固有频率作为目标函数,对风叶结构进行了形貌优化。优化结果表明:改进后风叶第一阶固有频率值由42.3 Hz提高到57.6 Hz,提高了36.2%。在相同的激励下,优化得出的结构具有更多的振动衰减时间,从而达到减少振动以及噪音的目的。     

打桩船定位桩底座关键结构强度有限元分析

为避免打桩船在作业时可能导致桩架断裂等问题的发生,对桩架底座进行结构强度校核。依据中国船级社(CCS)相关规范,使用有限元软件建立某打桩船定位桩底座加强结构的有限元模型,并对航行和作业状态两种工况下的结构强度进行有限元分析,获得相关应力情况并进行研究分析,结果表明定位桩底座加强结构的强度满足CCS相关规范要求。     

考虑几何缺陷的刚架结构力学性能研究

以吊船大型刚架结构为研究对象,采用多单元混合的局部精细化有限元模型,兼顾精度要求和计算效率,在有限元分析中同时考虑结构的几何和材料非线性;通过特征值屈曲分析,研究初始几何缺陷对刚架结构的力学性能影响;通过改进一致缺陷模态法中直接以最低阶屈曲模态作为缺陷分布的方法,计算分析获取最不利几何缺陷作为结构初始几何缺陷分布,对结构进行稳定性评估;结合工程经验,对架体结构几何缺陷作正态分布假设的拟合,验证了上述方法的正确性和可靠性。表明:该结构对初始几何缺陷敏感,考虑几何缺陷的结构稳定性能是完善结构的30%~40%,对几何缺陷确定,应该分析比较不同几何缺陷分布模式以确保结果的合理性和可靠性。     

基于BP-GA算法的环肋锥柱壳多目标优化设计

本文以超大潜深的潜艇耐压壳结构为研究对象,利用排水量表达式估算潜艇主尺度。通过Ansys软件的Apdl语言建立环肋锥柱壳的有限元模型,并分析计算耐压壳的强度及稳定性。以肋骨间距、耐压壳厚度和肋骨尺寸作为离散设计变量,以结构重量、总体失稳临界压力作为优化目标,实现基于神经网络和遗传算法的环肋锥柱壳多目标优化设计。在Matlab平台上,首先用拉丁超立方体抽样,再用BP神经网络建立起样本点和目标函数之间的映射关系,构建神经网络代理模型,最后调用多目标优化函数gamultiobj进行优化。优化结果表明,利用BP神经网络和遗传算法相结合进行复杂模型环肋锥柱壳的多目标优化,效率较高,精度较好,达到较理想的优化效果。     

2200 TEU集装箱船舱段局部强度分析

以2 200 TEU集装箱船为研究对象,按英国劳氏船级社对集装箱船舱段直接计算的要求,应用MSC.Patran有限元软件建立舱段模型,并进行多工况计算和对局部强度分析,得出最大应力,提出优化结构板架方案。